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三元层状碳化物Ti3AlC2兼具金属和陶瓷的优异性能,有很好的导热和导电性能,有较低的维氏硬度,较高的弹性模量和剪切模量,像金属一样可进行机械加工,并在较高温下具有塑性,较低的温度下具有良好的抗损伤容限性能;同时它又具有陶瓷的优异性能,有较高的屈服强度,高熔点,高热稳定性和良好的抗氧化性能、耐腐蚀性能。它是一种具有潜在应用前景的高温结构材料。合成该三元碳化物有很多方法,例如热压合成(HP)、自蔓延高温反应合成(SPS)、热等静压(HIP)、化学气相沉积合成(CVD)等等。由热压法容易获得接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体以及细晶粒的组织,所以本论文采用热压合成法制备陶瓷材料。其工艺为:采用两个组成体系:Ti/Al/C和Ti/Al4C3/C,温度1200～1500 ℃,压力力30 MPa,保温时间为为2h。得到的样品采用X射线衍射、扫描电镜结合能谱仪、等实验仪器,分析样品的相组成、微观结构,并测定其相关性能。XRD分析结果表明,在温度为1200℃时,由于反应不均匀会有中间相生成。随着温度的升高,主相Ti3AlC2的含量增加,当达到1500 ℃时,几乎能生成纯的Ti3AlC2。Ti3AlC2陶瓷材料表面呈现金属光泽,无明显的宏观缺陷;Ti3AlC2陶瓷的微观组织结构具有三元层状碳化物的典型特征。采用Ti/Al4C3/C体系时,Ti3AlC2陶瓷材料的维氏硬度随温度的升高先增大后减小,在1400℃时达到4.16 GPa。断裂韧性和弯曲强度大值分别为6.32 MPa·m1/2和398.1 MPa;采用Ti/Al/C体系时,Ti3AlC2陶瓷材料的维氏硬度随温度的升高而增大,断裂韧性和弯曲强度大值分别为6.03 MPa·m1/2和405.5 MPa。热导率以及比热容随着温度的升高而增大;Ti3AlC2在200～1400℃的热导率为 20.2 W·m·m-1·K-1 增加到 25.6 W·m-1·K-1,Ti3AlC2在200～1400 ℃时的比热容由 107.8 J·mol-1·K-1升高到163.4J·mol-1 ·K-1。热扩散系数随温度基本不变。Ti3AlC2在800 ℃、900 ℃及1000℃下具有良好的热腐蚀行为及抗氧化性能,实验结果表明:在腐蚀初期,增重较快,是一个加速腐蚀的过程。经过一段时间后,增重减缓,腐蚀速率降低。800℃发生低温热腐蚀,900 ℃和1000℃发生高温热腐蚀。腐蚀层分为内层和外层,内层主要为钠盐,外层主要为氧化物的混合物,内层与基体结合紧密,外层较为疏松。